對(duì)于汽車這種交通機(jī)械產(chǎn)品來說，無論是底盤、車身，還是發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱，金屬材料部件仍然是它主要的組成部分。球墨鑄鐵、高碳鋼、鋁鎂鋅合金……這些金屬材料除了有種類之分，還有很多種處理工藝，并且功能部件在使用性能方面也對(duì)其有不同的要求。這也使得汽車研發(fā)部門除了要對(duì)汽車部件做力學(xué)性能試驗(yàn)的同時(shí)，還要針對(duì)金屬材料的本身屬性做全面的檢測分析。
今天我們就一起來走進(jìn)吉利汽車研發(fā)實(shí)驗(yàn)室了解金屬材料檢測。
金屬材料微觀分析
從視頻畫面中我們可以看到，有三個(gè)試驗(yàn)向我們展示了金屬材料微觀分析，這三臺(tái)設(shè)備分別是做什么的呢？讓我們一起來看一下！
金相顯微鏡與金相分析試驗(yàn)
金相分析是金屬材料試驗(yàn)研究的重要手段之一，通過金相顯微鏡觀察金屬材料金相組織結(jié)構(gòu)，檢測材料性能及熱處理工藝，判斷材料是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和使用性能要求，在車型研發(fā)以及選取優(yōu)質(zhì)金屬配件材料方面至關(guān)重要。而這個(gè)試驗(yàn)所使用的試驗(yàn)設(shè)備叫做金相顯微鏡，它是將光學(xué)顯微鏡技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)完美結(jié)合，可以在計(jì)算機(jī)上觀察金相圖像，從而對(duì)金相圖譜進(jìn)行分析，評(píng)級(jí)。
3D顯微鏡與微觀形貌觀察
3D顯微鏡，相信從名字上大家就初步了解了它的功用。3D顯微鏡的放大倍數(shù)從幾十倍到上千倍不等，不僅能進(jìn)行表面形貌觀察，如粗糙度測量，還能對(duì)樣品表面幾何尺寸、體積進(jìn)行測量，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)表面積比較大的樣品的表面形貌拼接。正如工程師所講的，在汽車產(chǎn)品研發(fā)過程當(dāng)中，對(duì)于金屬材料進(jìn)行表面形貌觀察也是重要的研發(fā)試驗(yàn)。
場發(fā)射掃描電鏡進(jìn)行試驗(yàn)
還有一臺(tái)設(shè)備是場發(fā)射掃描電鏡，它是一種新型的電子光學(xué)儀器，它具有制樣簡單、放大倍數(shù)可調(diào)范圍寬、圖像的分辨率高、景深大等特點(diǎn)。并且應(yīng)用廣泛，不僅在材料檢測方面，甚至在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、刑事偵查、地質(zhì)勘探方面都成為研究人員的主要設(shè)備。
對(duì)于汽車金屬材料配件來說，研發(fā)人員可以利用掃描電鏡對(duì)其進(jìn)行表面的微區(qū)形貌觀察，如斷口分析、觀察原始表面、觀察厚試樣等，還可以通過和能譜儀的配合實(shí)現(xiàn)微區(qū)化學(xué)成分的檢測。我們可以從視頻中看到工程師操作掃描電鏡設(shè)備，并從計(jì)算機(jī)圖像上對(duì)試樣表面微觀形貌進(jìn)行分析。
掃描電鏡與金屬微觀圖像
舉個(gè)例子，如果在研發(fā)過程中，某零件發(fā)生斷裂，工程師會(huì)通過對(duì)斷口的分析迅速判斷問題出現(xiàn)的原因，并通過掃描電鏡提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，在第一時(shí)間解決該問題，來保證產(chǎn)品及部件的可靠性。
掃描電鏡這樣先進(jìn)的試驗(yàn)設(shè)備在吉利汽車材料研發(fā)中起到了很大的作用，掃描電鏡的放大倍數(shù)范圍很寬，從5到20萬倍連續(xù)可調(diào)，不用重新聚焦，而且電子照射對(duì)試樣的損傷和污染非常小，也增加了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。除此之外，視頻中還有兩項(xiàng)金代表性較強(qiáng)的金屬檢測試驗(yàn)值得一看。
金屬材料硬度分析
眾所周知，隨著冶金工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，金屬材料在若干種不同的熱處理工藝加工后，其硬度、韌性、強(qiáng)度也會(huì)有不同的表現(xiàn)。那么如何判斷金屬材料的這些屬性是否能滿足功能部件的使用要求呢？這臺(tái)設(shè)備說了算！
硬度分析設(shè)備進(jìn)行硬度檢測
維氏硬度計(jì)，目前用于汽車金屬材料中的顯微硬度、維氏硬度、硬度梯度以及有效淬硬層深度等許多方面的檢測，話說硬度檢測是檢測金屬材料的重要指標(biāo)，能夠更加準(zhǔn)確的反映出材料在化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和處理工藝上的差異。為金屬配件材料選擇提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。
另一個(gè)金屬鍍層厚度檢測試驗(yàn)也是金屬材料研發(fā)試驗(yàn)中不可缺少的實(shí)驗(yàn)部分，主要是針對(duì)材料表面的金屬和氧化物覆層的厚度測試。視頻中試驗(yàn)人員也強(qiáng)調(diào)金屬鍍層厚度與與零部件及整車防腐性能息息相關(guān)，通暢鍍層厚度檢測的方法分為三種：金相法、庫侖法、X-ray 方法。
X射線熒光法檢測金屬鍍層厚度
而我們視頻中，就是運(yùn)用X射線熒光法對(duì)金屬材料鍍層的厚度進(jìn)行檢測的試驗(yàn)過程，我們可以看到試驗(yàn)人員將試樣放入設(shè)備當(dāng)中，開啟設(shè)備時(shí)，會(huì)發(fā)出一束強(qiáng)烈而狹窄的多色X射線并與基體和覆蓋層的相互作用，由此產(chǎn)生的二次輻射和覆蓋層密度之間的關(guān)系，可以幫助工程師分析出其鍍層厚度。據(jù)工程師介紹，這個(gè)方法具有可以同時(shí)測量三層覆蓋層體系，或同時(shí)測量三層組分的厚度和成分的特點(diǎn)，而且吉利汽車對(duì)金屬鍍層厚度有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，以保證產(chǎn)品在使用當(dāng)中有更好的機(jī)械性能和防腐性能。
引用吉利研發(fā)中心理化試驗(yàn)總負(fù)責(zé)人徐博士的話，汽車輕量化成為全球各大汽車品牌研發(fā)的重要趨勢之一。誠然，金屬材料作為汽車質(zhì)量占比最大的制造材料，擁有太多的研發(fā)方向和試驗(yàn)課題，如果說全鋁車身、全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)是成功的研發(fā)成果，那么在科技發(fā)展迅速的今天，還有更多的技術(shù)和研究等著吉利的研發(fā)團(tuán)隊(duì)去攻關(guān)、探索，為之而努力。
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